Skip to Main Content

Projekty badawcze w sieci VIA CARPATIA

Filtry

Szczegóły projektu badawczego

Numer umowy
2018/31/N/ST8/02888
Wykonawcy badań/ podległość
Wydział Mechaniczny (WM)
Tytuł
Włókna szklane domieszkowane lantanowcami o hybrydowych właściwościach bioaktywnych i sensorowych
Streszczenie
1. Cele projektu/ hipoteza badawcza. Naukowym celem projektu jest opracowanie bioaktywnych włókien szklanych domieszkowanych jonami ziem rzadkich, które wykazują właściwości sensorowe przy zachowaniu ich aktywności biologicznej do zastosowań w kompozytach degradowalnych. Podstawowym zadaniem jest wytworzenie włókien szklanych o średnicach od 15 μm do kilkuset μm oraz zbadanie wpływu koncentracji aktywnych domieszek na ich strukturę, bioaktywność, cytotoksyczność, mechaniczne i luminescencyjne właściwości, do wykorzystania jako elementy wzmacniające w bioaktywnych kompozytach. Cel ten wynika z hipotezy, że bioaktywne włókna szklane domieszkowane jonami lantanowców (np. Sm3+, Eu3+) pozwalają na uzyskanie wystarczająco silnej luminescencji do ciągłego, optycznego monitorowania ich degradacji. Analiza literatury oraz badania wstępne przeprowadzone przez autora wykazały, że rozwój bioaktywnych włókien szklanych (jako elementów wzmacniających) domieszkowanych jonami lantanowców (metodą wyciągania z masy), wykazujących zarówno właściwości bioaktywne, jak i sensoryczne, umożliwiających monitorowanie ich degradacji poprzez analizę ich widm luminescencyjnych jest nowym i ważnym zadaniem naukowym. Przedstawione zagadnienia nie zostały dotychczas zbadane. Zaproponowany aspekt badawczy w projekcie stanowi niezbędną podstawę do zastosowania aktywnych włókien szklanych. 2. Metodologia projektu badawczego. Realizacja projektu zaczyna się od opracowania bioaktywnych szkieł na bazie 45S5 Bioglass ®, S53P4 - BonAlive®, 13-93 a następnie modyfikacji ich składu celem wprowadzenia domieszek lantanowców i zwiększenia stabilności termicznej wymaganej w technologii wytwarzania włókien szklanych. Kolejnym krokiem jest analiza wpływu aktywnych domieszek jonów ziem rzadkich (Sm3+, Eu3+) wytworzonych bioaktywnych szkieł na ich właściwości termiczne (DCS), strukturalne oraz mikrostrukturalne (FTIR, Raman, NMR, SEM, EDX, AFM), bioaktywność (SBF) oraz właściwości luminescencyjne. Wyniki pozwolą na optymalizację składu szkła pod względem właściwości termicznych, luminescencyjnych oraz bioaktywności czy cytotoksyczności. Włókna szklane zostaną wytworzone metodą wyciągania o średnicach od 15 μm do kilkuset μm, następnie zbadane zostaną ich właściwości mechaniczne (Weibull) oraz określona zostanie proces degradacji (w SBFie) dzięki zaproponowanej metodzie optycznej, czyli poprzez monitorowanie zmian intensywności luminescencji badanego włókna. Przedstawione aspekty w bioaktywnych włóknach szklanych domieszkowanych lantanowcami nie zostały badane wcześniej. Nie mniej jednak, są one ważne z punktu widzenia wiedzy skoncentrowanej na potencjalnych zastosowaniach: wykorzystania jako wzmocnienie bioaktywnych kompozytów. Projekt jest realizowany na Politechnice Białostockiej ze współpracą z Akademią Górniczo-Hutniczą w Krakowie (prof. Maciej Sitarz, prof. Dominik Dorosz). Syntezy szkieł oraz wytwarzanie włókien szklanych prowadzone będzie w Politechnice Białostockiej, która to wyposażona jest specjalistyczną aparaturę taką jak piece wysokotemperaturowe oraz wieżę światłowodową. Pomiary właściwości termicznych oraz strukturalnych zostaną przeprowadzone na Wydziale Inżynierii Materiałowej i Ceramiki na AGH. Badania bioaktywności zostaną zlecone na zewnątrz. Członkowie zespołu badawczego posiadają duże doświadczenie w dziedzinie technologii szkieł, wytwarzania włókien szklanych oraz pomiarów bioaktywności, cytotoksyczności, luminescencji oraz właściwości strukturalnych, termicznych i strukturalnych. Wymienieni wcześniej naukowcy posiadają także ogromne doświadczenie we współpracy międzynarodowej potwierdzonej licznymi projektami naukowymi. 3. Oczekiwany wpływ projektu na rozwój nauki. Wyniki projektu dotyczą nowego problemu badawczego, którym jest wytworzenie oraz kompleksowa analiza właściwości bioaktywnych włókien szklanych (metoda wyciągania z masy) domieszkowanych jonami metali ziem rzadkich, które wykazują właściwości sensorowe, przy zachowaniu ich aktywności biologicznej do zastosowania jako elementy wzmacniające biodegradowalnych kompozytów. Właściwości luminescencyjne opracowanych domieszkowanych włókien szklanych umożliwią opracowanie nowej, optycznej metody monitorowania ich degradacji - poprzez pomiar zmian natężenia luminescencji. Innym perspektywicznym zastosowaniem włókien, o kontrolowanej długości i grubości, jest wspomaganie regeneracji nerwów. Wyniki projektu wpłyną na rozwój nauki w dziedzinie badań podstawowych nad nowatorskimi bioaktywnymi włóknami szklanymi, umożliwiający monitorowanie ich właściwości degradacyjnych poprzez analizę ich luminescencji. W ten sposób opracowane bioaktywne włókna będą wykazywać właściwości sensorowe przy jednoczesnym zachowaniu ich właściwości biologicznych. Na podstawie doświadczeń autora realizacja zadań określonych pracy, pozwoli na opublikowanie badań w czasopismach naukowych o wysokim współczynniku IF w dziedzinie inżynierii biomedycznej, a także na prezentacje na prestiżowych konferencjach naukowych, wnosząc znaczny wkład w naukę.
Program
PRELUDIUM
Uczelnia
Politechnika Białostocka
Slowa Kluczowe
domieszkowanie lantanowcami; szkła i włókna szklane bioaktywne; właściwości optyczne szkieł bioaktywnych

Informacje o projekcie

Stopka
Minister Nauki

Zadanie finansowane w ramach zlecenia
Ministra Nauki pod nazwą "Politechniczna Sieć VIA CARPATIA im. Prezydenta RP Lecha Kaczyńskiego" w latach 2022-2025

MNiSW
Wersja: 0.1b Właścicielem i administratorem danych zawartych w bazie danych są uczelnie: Politechnika Rzeszowska, Politechnika Lubelska oraz Politechnika Białostocka. Zaprojektowanie witryny: Paweł Kuraś, Krzysztof Demidowski, Veronika Vanivska
Built with using Oracle APEX